[发明专利]陀螺仪的H型动压轴承陀螺电机气膜刚度非接触测试方法

权利要求书

1.一种陀螺仪的H型动压轴承陀螺电机气膜刚度非接触测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

分别水平和竖直放置动压轴承陀螺电机的待测转子(1)；水平放置时，分别将测试系统的检测端(2)固定于待测转子(1)外圆表面的正上方和正下方，并保持间隙，竖直放置时，分别将测试系统的检测端(2)固定于正对待测转子(1)两端端面，并保持间隙；所述测试系统与待测转子(1)之间形成电容器，并输出电容器容抗对应的电压；

分别在待测转子(1)水平和竖直放置时，使待测转子(1)处于工作状态，通过测试系统输出的电压，结合待测转子(1)通过线性标定得到的测量标定系数，分别确定测试系统的检测端(2)与待测转子(1)表面之间的距离，得到动压轴承陀螺电机径向气膜刚度G_r和动压轴承陀螺电机轴向气膜刚度G_b；

所述测量标定系数包括水平放置待测转子(1)时的径向测量标定系数和竖直放置待测转子(1)时的轴向测量标定系数；所述线性标定具体为：

分别水平和竖直放置动压轴承陀螺电机的待测转子(1)；水平放置时，使测试系统的检测端(2)固定于待测转子(1)外圆表面的正上方，且测试系统的检测端(2)恰好接触待测转子(1)外圆表面；竖直放置时，使测试系统的检测端(2)固定于正对待测转子(1)两端端面，且测试系统的检测端(2)恰好接触待测转子(1)任一端端面；

分别在待测转子(1)水平和竖直放置时，先使待测转子(1)向远离测试系统的检测端(2)的方向移动m微米，在待测转子(1)处于工作状态下，再使待测转子(1)逐次向靠近测试系统的检测端(2)的方向移动n微米，每次向靠近测试系统的检测端(2)的方向移动n微米后，通过测试系统得到对应的电压值，直至第j+1次时，可移动的距离小于n微米，停止移动；将测试系统得到的电压值依次记作U₁、U₂、……、U_j，通过线性拟合，得到横坐标为待测转子(1)与测试系统的检测端(2)距离，纵坐标为电压值的标定线，以标定线的斜率作为测量标定系数；

所述测试系统包括电容传感器、电容C、振荡器B、放大器A、整流滤波器(3)和上位机(6)，所述电容传感器测头作为测试系统的检测端(2)；

所述放大器A的同相输入端与振荡器B的接地端相连，放大器A的反相输入端与电容C的一端相连，电容C的另一端与振荡器B的输出端相连，放大器A的反相输入端与电容传感器测头相连，放大器A的输出端与整流滤波器(3)的输入端相连，整流滤波器(3)输出端与所述上位机(6)相连。

2.根据权利要求1所述陀螺仪的H型动压轴承陀螺电机气膜刚度非接触测试方法，其特征在于：

所述测试系统的检测端(2)与待测转子(1)表面之间的距离包括：测试系统的检测端(2)固定于待测转子(1)外圆表面的正上方和正下方时测试系统的检测端(2)与待测转子(1)表面之间的距离、测试系统的检测端(2)固定于正对待测转子(1)两端端面时测试系统的检测端(2)与待测转子(1)端面之间的距离；

所述确定测试系统的检测端(2)与待测转子(1)表面之间的距离，具体是通过下式确定的：

U＝k×h

其中，U为测试系统得到的电压，单位为V；k为结合待测转子(1)通过线性标定得到的测量标定系数；h为测试系统的检测端(2)与待测转子(1)表面之间的距离。

3.根据权利要求2所述陀螺仪的H型动压轴承陀螺电机气膜刚度非接触测试方法，其特征在于：所述得到动压轴承陀螺电机径向气膜刚度G_r和动压轴承陀螺电机轴向气膜刚度G_b，具体为通过下式得到：

其中，m为待测转子(1)的质量，单位为kg；g为测试地的重力加速度，单位为m/s²；Δh1为测试系统的检测端(2)固定于待测转子(1)外圆表面的正上方和正下方时，测试系统的检测端(2)与待测转子(1)表面之间的距离差；Δh2为测试系统的检测端(2)固定于正对待测转子(1)两端端面时，测试系统的检测端(2)与待测转子(1)端面之间的距离差。

4.根据权利要求3所述陀螺仪的H型动压轴承陀螺电机气膜刚度非接触测试方法，其特征在于：所述测试系统还包括数字显示仪器(5)；

所述数字显示仪器(5)与整流滤波器(3)的输出端相连，用于显示经整流滤波器(3)整流滤波后测试系统得到的电压值。